開發以農業副產物做為路面防凍劑的關鍵成分與技術
2019/12/09 @國際
摘要
美國華盛頓州立大學的研究團隊為解決過往甜菜汁作為路面防凍劑產品的添加劑對水生生物與水體環境的影響，試圖以葡萄萃取物以及相關農業副產品取代甜菜汁，除了葡萄萃取物對於水體環境與水生生物較為友善，其融化地面冰層的速度也高於傳統化學的防凍劑與添加甜菜汁的防凍劑。
示意圖
因路面結冰所引起的道路設施破壞，多發生在溫帶、寒帶等冬季降雪的國家，而根據統計，全美每年就需花費約50億美元在道路修繕方面。為減少這方面的開銷並提升用路人的安全，研發相對應的路面防凍劑(deicer或anti-icer)產品，將是可行的做法。有別於傳統以氯化鈉(NaCl，即食鹽)做為防凍劑的鋪路鹽(road salt)，美國華盛頓州立大學(Washington State University)的研究團隊試圖以葡萄萃取物及相關農業副產物做為防凍劑的添加劑，希望可取代過去以甜菜汁(beet juice)為主要的添加劑成分的路面防凍劑產品。
由於氯化鈉在環境中不易降解，高鹽成分亦會對陸上及水體環境造成一定程度的傷害，傳統防凍劑所參雜的化學添加劑也會對金屬、瀝青、水泥等道路設備產生腐蝕的效果。而以天然甜菜汁(beet juice)做為主要添加劑成分的防凍劑，雖然可大幅降低對道路設備產生的化學性傷害，但研究顯示甜菜汁若擴散到水體之中，將會使水體溶氧量下降，進而對水生生物產生威脅，對於水體環境也造成一定程度的危害。
華盛頓州立大學的研究團隊利用農業副產物之一的葡萄皮(grape skin)做為萃取主原料，透過化學分解與自然發酵等方法，萃取其中可預防結凍的天然成分，經研究後調配出含有葡萄萃取物為添加劑的抗凍劑。與傳統化學防凍劑及加入天然甜菜汁的防凍劑相比，加入天然葡萄萃取物的防凍劑可快速融化地面的冰層，除此之外，以葡萄萃取物做為添加劑的路面防凍劑可避免路面設備的鏽蝕，且對水體環境與生物較為友善。【延伸閱讀】利用水凝膠與光敏材料除溼產能的新技術
研究團隊的這項新發明，可望做為天然路面防凍劑的新興添加物。研究中所使用的葡萄皮原料也可做為農業副產物加值應用的全新典範。
該研究經費由美國國家科學基金會(National Science Foundation)、華盛頓州運輸部(Washington State Department of Transportation)、美國運輸部(U.S. Department of Transportation)等機構提供。相關研究成果已發表在<Journal of Materials in Civil Engineering>。
資料來源
- Washington State University
- Developing Renewable Agro-Based Anti-Icers for Sustainable Winter Road Maintenance Operations
文章摘譯
